イーサリアム（ETH）のLayer技術と実用例まとめ

はじめに

イーサリアムは、分散型アプリケーション（DApps）を構築するための基盤となるブロックチェーンプラットフォームです。しかし、イーサリアムのメインチェーンは、スケーラビリティの問題、つまりトランザクション処理能力の限界を抱えています。この問題を解決するために、様々なLayer技術が開発され、イーサリアムのエコシステムを拡張しています。本稿では、イーサリアムのLayer技術について詳細に解説し、具体的な実用例を提示します。

Layer技術の分類

イーサリアムのLayer技術は、大きく分けてLayer 2とLayer 3の二つのカテゴリに分類できます。

Layer 2技術

Layer 2技術は、イーサリアムのメインチェーン（Layer 1）の負荷を軽減するために、メインチェーンの外でトランザクションを処理し、その結果をメインチェーンに記録する技術です。Layer 2技術は、トランザクションの処理速度を向上させ、手数料を削減することを目的としています。代表的なLayer 2技術には、以下のものがあります。

ロールアップ（Rollups）

ロールアップは、複数のトランザクションをまとめて1つのトランザクションとしてメインチェーンに記録する技術です。ロールアップには、Optimistic RollupとZK-Rollupの二つの種類があります。

Optimistic Rollup

Optimistic Rollupは、トランザクションが有効であると仮定し、不正なトランザクションがあった場合に、チャレンジメカニズムによって検証を行います。Optimistic Rollupは、ZK-Rollupよりも計算コストが低いため、より多くのトランザクションを処理できます。

ZK-Rollup

ZK-Rollupは、ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof）を用いて、トランザクションの有効性を証明します。ZK-Rollupは、Optimistic Rollupよりもセキュリティが高いですが、計算コストが高くなります。

ステートチャネル（State Channels）

ステートチャネルは、当事者間で直接トランザクションを交換し、最終的な結果のみをメインチェーンに記録する技術です。ステートチャネルは、頻繁にトランザクションが発生するアプリケーションに適しています。

サイドチェーン（Sidechains）

サイドチェーンは、イーサリアムのメインチェーンとは独立したブロックチェーンであり、独自のコンセンサスアルゴリズムを使用します。サイドチェーンは、特定のアプリケーションに特化したブロックチェーンを構築するのに適しています。

Layer 3技術

Layer 3技術は、Layer 2技術の上に構築され、特定のアプリケーションやユースケースに最適化されたソリューションを提供します。Layer 3技術は、Layer 2技術の柔軟性をさらに高め、より複雑なアプリケーションを構築することを可能にします。代表的なLayer 3技術には、以下のものがあります。

Validium

Validiumは、ZK-Rollupと同様にゼロ知識証明を使用しますが、トランザクションデータをメインチェーンに保存せず、外部のデータ可用性委員会（Data Availability Committee）に保存します。Validiumは、ZK-Rollupよりも手数料を削減できますが、データ可用性の信頼性が低下する可能性があります。

Plasma

Plasmaは、子チェーンを階層的に構築し、メインチェーンの負荷を軽減する技術です。Plasmaは、複雑なアプリケーションを構築するのに適していますが、セキュリティ上の課題があります。

Volition

Volitionは、トランザクションをZK-RollupまたはValidiumのいずれかで処理するかを選択できる技術です。Volitionは、アプリケーションの要件に応じて、セキュリティと手数料のバランスを調整できます。

Layer技術の実用例

Layer技術は、様々な分野で実用化され始めています。以下に、具体的な実用例をいくつか紹介します。

DeFi（分散型金融）

DeFiは、Layer 2技術を活用することで、トランザクションの処理速度を向上させ、手数料を削減し、より多くのユーザーがDeFiサービスを利用できるようにしています。例えば、ArbitrumやOptimismなどのOptimistic Rollupは、UniswapやAaveなどのDeFiプロトコルで利用されており、取引手数料の大幅な削減を実現しています。また、zkSyncなどのZK-Rollupは、LoopringなどのDEX（分散型取引所）で利用されており、高速かつ低コストな取引を提供しています。

NFT（非代替性トークン）

NFTは、Layer 2技術を活用することで、NFTの取引手数料を削減し、より多くのユーザーがNFTを取引できるようにしています。例えば、Immutable Xは、NFTに特化したZK-Rollupであり、NFTの取引手数料を大幅に削減し、高速な取引を提供しています。

ゲーム

ゲームは、Layer 2技術を活用することで、ゲーム内のトランザクションを高速化し、手数料を削減し、よりスムーズなゲーム体験を提供しています。例えば、Roninは、Axie Infinityというゲームに特化したサイドチェーンであり、ゲーム内のアイテム取引手数料を大幅に削減し、高速な取引を提供しています。

サプライチェーン管理

サプライチェーン管理は、Layer 2技術を活用することで、サプライチェーンの透明性を向上させ、効率性を高めることができます。例えば、VeChainは、サプライチェーン管理に特化したブロックチェーンであり、商品の追跡や認証を容易にしています。

投票システム

投票システムは、Layer 2技術を活用することで、投票の透明性を向上させ、改ざんを防ぐことができます。例えば、Horizon Stateは、投票システムに特化したブロックチェーンであり、安全で透明性の高い投票を実現しています。

Layer技術の課題と展望

Layer技術は、イーサリアムのスケーラビリティ問題を解決するための有望な手段ですが、いくつかの課題も存在します。例えば、Layer 2技術のセキュリティ、Layer 2技術間の相互運用性、Layer 3技術の複雑さなどが挙げられます。これらの課題を克服するために、更なる技術開発と標準化が必要です。

今後、Layer技術は、イーサリアムのエコシステムをさらに拡張し、より多くのアプリケーションやユースケースを可能にすると期待されます。特に、Layer 3技術は、特定のアプリケーションに最適化されたソリューションを提供することで、イーサリアムの可能性を大きく広げると考えられます。

まとめ

イーサリアムのLayer技術は、スケーラビリティ問題を解決し、より多くのユーザーがイーサリアムのエコシステムに参加できるようにするための重要な要素です。Layer 2技術とLayer 3技術は、それぞれ異なる特徴と利点を持っており、様々なアプリケーションやユースケースに適しています。今後、Layer技術は、イーサリアムの可能性を最大限に引き出し、分散型アプリケーションの普及を加速させるでしょう。